CN113213790A - 一种低水化热硅酸盐水泥及其制备方法 - Google Patents

一种低水化热硅酸盐水泥及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及建筑材料的领域，具体公开了一种低水化热硅酸盐水泥，其由包括以下重量份的原料制备而成：粉煤灰1‑5份、矿渣3‑7份、瓷砖片6‑10份、石膏3‑7份、矿粉6‑10份、外加剂0.1‑0.4份、硅酸盐水泥熟料68‑72份；所述外加剂由包括以下重量份的原料制备而成：三乙醇胺8‑11份、液体水玻璃3‑6份、一乙二异丙醇胺2‑5份、丁二酸1‑4份和水2‑4份；其具有降低水泥的水化热的优点；另外，本申请还提供了一种低水化热硅酸盐水泥的制备方法。

Description

一种低水化热硅酸盐水泥及其制备方法
技术领域
本申请涉及建筑材料的领域，更具体地说，它涉及一种低水化热硅酸盐水泥及其制备方法。
背景技术
水泥水化热是水泥与水作用放出的热。水化热会导致混凝土内部产生较大热量，加之混凝土为热的不良导体，水化热产生的热量不易传导到外界，使混凝土内部产生较大热量，热量在混凝土内部聚集容易引起混凝土内部温度升高而造成体积膨胀，而表面散热相对较快导致混凝土外部温度较低，混凝土表面体积相对于内部收缩，这种形变的不均匀性导致混凝土表层存在应力，温差越大导致应力越大，使混凝土表层产生裂缝，严重影响混凝土的耐久性。
水泥的水化包括四种矿物相，即硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)、铝酸三钙(C3A)和铁铝酸四钙(C4AF)。相关技术中，化学有机外加剂的添加，如助磨剂、减水剂等，均可以对降低水泥的水化热起到一定的作用。
针对上述中的相关技术，发明人认为，其现有的外加剂对降低水泥水化热不足，其降低水泥的水化热仍有待优化。
发明内容
为了降低水泥的水化热，本申请提供一种低水化热硅酸盐水泥及其制备方法。
第一方面，本申请提供的一种低水化热硅酸盐水泥，采用如下的技术方案：
一种低水化热硅酸盐水泥，其由包括以下重量份的原料制备而成：粉煤灰1-5份、矿渣3-7份、瓷砖片6-10份、石膏3-7份、矿粉6-10份、外加剂0.1-0.4份、硅酸盐水泥熟料68-72份；
所述外加剂由包括以下重量份的原料制备而成：三乙醇胺8-11份、液体水玻璃3-6份、一乙二异丙醇胺2-5份、丁二酸1-4份和水2-4份。
通过采用上述技术方案，通过对主原料及其用料进行选择，然后加入外加剂，使硅酸盐水泥的水化热大大降低，外加剂中，主要通过三乙醇胺和液体水玻璃的相互协同的作用，三乙醇胺一般为水泥助磨剂使用，三乙醇胺通过其分子中氮原子上未配位的孤对电子与水泥中的金属离子进行配位，可以降低水泥的成核速率，从而抑制水泥水化，液体水玻璃可以促进这种抑制作用，从而大大降低硅酸盐水泥的水化热。
优选的，所述外加剂的添加量为0.2-0.3份。
通过采用上述技术方案，外加剂的添加量在此范围时，得到的硅酸盐水泥在其水化热较低的同时，其抗冲磨强度和抗折强度均较表现优异，说明其硅酸盐水泥内部的裂缝较少，其耐久性较好。
优选的，所述外加剂由包括以下重量份的原料制备而成：三乙醇胺9-10份、液体水玻璃4-5份、一乙二异丙醇胺3-4份、丁二酸2-3份和水2.5-3份。
通过采用上述技术方案，对外加剂的各原料的添加量进行优化，可以使硅酸盐水泥的水化热较低，使硅酸盐水泥的各项性能进行优化。
优选的，所述外加剂还包括0.3-0.8重量份的六偏磷酸钠。
通过采用上述技术方案，六偏磷酸钠加入以后，可以使硅酸盐水泥的水化热降低幅度更大，并且六偏磷酸钠和液体水玻璃具有协同作用。
优选的，所述六偏磷酸钠的添加量为0.5-0.7重量份。
通过采用上述技术方案，六偏磷酸钠的添加量在此范围时，可以使外加剂进行优化，使硅酸盐水泥的各项性能表现优异。
优选的，所述外加剂的制备方法包括如下步骤：
在水中加入液体水玻璃，搅拌至溶解，然后加入三乙醇胺、一乙二异丙醇胺和丁二酸，搅拌均匀，即可得到外加剂。
通过采用上述技术方案，外加剂中的水可以将液态水玻璃进行溶解，并且其他原料可以与水互溶，从而使外加剂形成质地均一的液态状，便于使用。
优选的，所述外加剂的制备方法包括如下步骤；
在水中加入液体水玻璃和六偏磷酸钠，搅拌至溶解，然后加入三乙醇胺、一乙二异丙醇胺和丁二酸，搅拌均匀，即可得到外加剂。
第二方面，本申请提供了一种低水化热硅酸盐水泥的制备方法，其采用如下方案：一种低水化热硅酸盐水泥的制备方法，其包括如下步骤：
将硅酸盐水泥熟料、外加剂混匀，进行粉磨，得混合料A；
将瓷砖片和矿渣混匀进行粉碎，得混合料B；
将混合料A、混合料B、粉煤灰、石膏和矿粉进行混匀，进行粉磨，即得低水化热硅酸盐水泥。
通过采用上述技术方案，在硅酸盐水泥粉磨时加入外加剂，外加剂可以发挥助磨作用，可以使硅酸盐水泥熟料的粉磨效果较好，并且可以延长外加剂的混合时间，使其在硅酸盐水泥中分布更均匀，然后与其它原料进行混匀并粉磨，即可得到低水化热硅酸盐水泥。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、通过对主原料及其用料进行选择，然后加入外加剂，使硅酸盐水泥的水化热大大降低，外加剂中通过三乙醇胺和液体水玻璃的相互协同作用，可以降低水泥的成核速率，从而抑制水泥水化，从而大大降低硅酸盐水泥的水化热。
2、本申请中通过添加外加剂，使硅酸盐水泥的水化热最低达到了144kJ/kg，28d抗折强度最大可达到10.8MPa，90d抗冲磨强度均超过17.7MPa。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
原料
粉煤灰：生产厂家为河北辉浩环保科技有限公司；
矿渣：生产厂家为灵寿县硕隆矿产品加工厂；
石膏：生产厂家为泰安市石膏产业发展有限公司；
矿粉：生产厂家为灵寿县速达矿产品加工厂；
硅酸盐水泥熟料：生产厂家为蓬莱蔚阳水泥有限公司；
液体水玻璃：生产厂家为杭州钥炜建材科技有限公司。
制备例
制备例1
一种外加剂，其各原料和各原料用量如表1所示，其制备方法如下：
在水中加入液体水玻璃，搅拌至溶解，然后加入三乙醇胺、一乙二异丙醇胺和丁二酸，搅拌均匀，即可得到外加剂。
表1制备例1-4的各原料及各原料用量(kg)
制备例1 制备例2 制备例3 制备例4
三乙醇胺 8 9 10 11
液体水玻璃 6 5 4 3
一乙二异丙醇胺 2 3 4 5
丁二酸 4 3 2 1
水 4 3 2.5 2
制备例5
一种外加剂，与制备例3的不同之处在于，添加的原料还包括0.3kg的六偏磷酸钠，其制备步骤如下：
在水中加入液体水玻璃，搅拌至溶解，然后加入三乙醇胺、一乙二异丙醇胺和丁二酸，搅拌均匀，即可得到外加剂。
制备例6
一种外加剂，与制备例5的不同之处在于，添加的六偏磷酸钠的质量为0.5kg，其余步骤与制备例5均相同。
制备例7
一种外加剂，与制备例5的不同之处在于，添加的六偏磷酸钠的质量为0.7kg，其余步骤与制备例5均相同。
制备例8
一种外加剂，与制备例5的不同之处在于，添加的六偏磷酸钠的质量为0.8kg，其余步骤与制备例5均相同。
实施例
实施例1-4
实施例1-4的低水化热硅酸盐水泥的各原料及各原料用量入表2所示，其中，添加的外加剂均来自于制备例1，其制备步骤如下：
1)按照表2中各原料的质量进行称量，然后将硅酸盐水泥熟料、外加剂混匀，进行粉磨，得混合料A；
2)将瓷砖片和矿渣混匀进行粉碎，得混合料B；
3)将混合料A、混合料B、粉煤灰、石膏和矿粉进行混匀，进行粉磨，即得低水化热硅酸盐水泥。
表2实施例1-4的低水化热硅酸盐水泥的各原料及其用量(kg)
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
粉煤灰 1 2 3 5
矿渣 7 6 5 3
瓷砖片 6 7 8 10
石膏 7 6 5 3
矿粉 6 7 8 10
外加剂 0.1 0.1 0.1 0.1
硅酸盐水泥熟料 72 71 70 68
实施例5
一种低水化热硅酸盐水泥，与实施例3的不同之处在于，其外加剂来自制备例2，其余步骤与实施例3均相同。
实施例6
一种低水化热硅酸盐水泥，与实施例3的不同之处在于，其外加剂来自制备例3，其余步骤与实施例3均相同。
实施例7
一种低水化热硅酸盐水泥，与实施例3的不同之处在于，其外加剂来自制备例4，其余步骤与实施例3均相同。
实施例8
一种低水化热硅酸盐水泥，与实施例6的不同之处在于，其外加剂来自制备例5，其余步骤与实施例3均相同。
实施例9
一种低水化热硅酸盐水泥，与实施例6的不同之处在于，其外加剂来自制备例6，其余步骤与实施例3均相同。
实施例10
一种低水化热硅酸盐水泥，与实施例6的不同之处在于，其外加剂来自制备例7，其余步骤与实施例3均相同。
实施例11
一种低水化热硅酸盐水泥，与实施例6的不同之处在于，其外加剂来自制备例8，其余步骤与实施例3均相同。
实施例12
一种低水化热硅酸盐水泥，与实施例10的不同之处在于，其外加剂的添加量为0.2kg，其余步骤与实施例3均相同。
实施例13
一种低水化热硅酸盐水泥，与实施例10的不同之处在于，其外加剂的添加量为0.3kg，其余步骤与实施例3均相同。
实施例14
一种低水化热硅酸盐水泥，与实施例10的不同之处在于，其外加剂的添加量为0.4kg，其余步骤与实施例3均相同。
实施例15
一种低水化热硅酸盐水泥，与实施例10的不同之处在于，外加剂中的六偏磷酸钠替换为等重量液态水玻璃，其余步骤与实施例10均相同。
对比例
对比例1
一种低水化热硅酸盐水泥，与实施例1的不同之处在于，外加剂的添加量为0，其余步骤与实施例1均相同。
对比例2
一种低水化热硅酸盐水泥，与实施例1的不同之处在于，外加剂中的液体水玻璃的添加量为0，其余步骤与实施例1均相同。
对比例3
一种低水化热硅酸盐水泥，与实施例1的不同之处在于，外加剂中的三乙醇胺的添加量为0，其余步骤与实施例1均相同。
性能检测试验
检测方法/试验方法
按照实施例1-15和对比例1-4中的制备方法分别制备低水化热硅酸盐水泥，然后按照如下方法进行检测，其检测结果如表3所示。
水化热：通过GB/T12959-2008《水泥水化热测定方法》中的方法进行检测。
抗冲磨强度和抗折强度：按照GB175-2007《通用硅酸盐水泥》中的方法进行检测。
表3实施例1-14和对比例1-4的检测结果
Figure BDA0003099315350000071
从表3的检测数据可以看出，本申请制备的硅酸盐水泥的水化热均低于未添加外加剂的硅酸盐水泥，并且本申请制备的硅酸盐水泥的抗冲磨强度和28d抗折强度均较高，说明本申请的硅酸盐水泥表层和内部的温差较小，混凝土表层产生的裂缝较少，耐久性较好。
从实施例3和实施例8-11的检测数据可以看出，外加剂中添加了六偏磷酸钠后，其水化热均有降低，其中在添加量为0.5-0.7kg时，其水化热表现优异。
从实施例10和实施例12-14的数据可看出，其外加剂的添加量逐渐增多时，其水化热、抗冲磨强度和抗折强度均呈先上升后降低的趋势。
从实施例7、实施例10和实施例15的检测数据可以看出，六偏磷酸钠和液体水玻璃之间具有协同作用。
从实施例1和对比例1-3的检测数据可以看出，外加剂对水泥的水化热、抗冲磨强度和抗折强度均有优化作用，并且三乙醇胺和液体水玻璃之间具有协同作用。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种低水化热硅酸盐水泥，其特征在于，其由包括以下重量份的原料制备而成：粉煤灰1-5份、矿渣3-7份、瓷砖片6-10份、石膏3-7份、矿粉6-10份、外加剂0.1-0.4份、硅酸盐水泥熟料68-72份；
所述外加剂由包括以下重量份的原料制备而成：三乙醇胺8-11份、液体水玻璃3-6份、一乙二异丙醇胺2-5份、丁二酸1-4份和水2-4份。
2.根据权利要求1所述的一种低水化热硅酸盐水泥，其特征在于：所述外加剂的添加量为0.2-0.3份。
3.根据权利要求1所述的一种低水化热硅酸盐水泥，其特征在于：所述外加剂由包括以下重量份的原料制备而成：三乙醇胺9-10份、液体水玻璃4-5份、一乙二异丙醇胺3-4份、丁二酸2-3份和水2.5-3份。
4.根据权利要求1所述的一种低水化热硅酸盐水泥，其特征在于：所述外加剂还包括0.3-0.8重量份的六偏磷酸钠。
5.根据权利要求4所述的一种低水化热硅酸盐水泥，其特征在于：所述六偏磷酸钠的添加量为0.5-0.7重量份。
6.根据权利要求1-3任一所述的一种低水化热硅酸盐水泥，其特征在于：所述外加剂的制备方法包括如下步骤：
在水中加入液体水玻璃，搅拌至溶解，然后加入三乙醇胺、一乙二异丙醇胺和丁二酸，搅拌均匀，即可得到外加剂。
7.根据权利要求4-5任一所述的一种低水化热硅酸盐水泥，其特征在于：所述外加剂的制备方法包括如下步骤;
在水中加入液体水玻璃和六偏磷酸钠，搅拌至溶解，然后加入三乙醇胺、一乙二异丙醇胺和丁二酸，搅拌均匀，即可得到外加剂。
8.一种如权利要求1-5任一所述的一种低水化热硅酸盐水泥的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
将硅酸盐水泥熟料、外加剂混匀，进行粉磨，得混合料A；
将瓷砖片和矿渣混匀进行粉碎，得混合料B；
将混合料A、混合料B、粉煤灰、石膏和矿粉进行混匀，进行粉磨，即得低水化热硅酸盐水泥。
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